基于置換法三維織物增強復合材料動態(tài)壓縮性能研究.pdf

1、三維正交復合材料克服了層合復合材料易分層的缺點，具有更高的損傷容限和抗沖擊性能，在航空航天、國防以及民用領域得到了越來越廣泛的應用。復合材料構件在服役過程中不可避免地要承受沖擊等動態(tài)載荷作用，研究不同應變率下復合材料的力學響應有著重要的理論意義和工程應用價值。
　　本文基于置換法和RTM復合成型工藝，通過改變z向紗捆綁結構和引入面內±45°紗線得到兩種不同z向紗體積分數的碳/環(huán)氧三維正交復合材料及面內準各向三維復合材料。基于島津萬

2、能材料試驗機和分離式霍普金森壓桿(SHPB)測試系統(tǒng)對三種結構材料進行準靜態(tài)和350s-1-800s-1應變率下的動態(tài)壓縮性能測試，研究了材料面內和厚度兩個方向上的準靜態(tài)、動態(tài)壓縮應力、應變、模量以及損傷破壞模式。
　　準靜態(tài)下，z向紗體積分數降低，碳/環(huán)氧三維正交復合材料的面內方向壓縮強度降低，但厚度方向壓縮強度增加;面內引入±45°紗之后，面內準各向三維復合材料面內方向的破壞模式發(fā)生轉變，由典型的剪切破壞轉變?yōu)榻Y構的整體擠壓斷

3、裂，材料的整體性提高，另外，面內方向的壓縮強度無明顯變化，但厚度方向壓縮承載能力降低。
　　無論面內還是厚度方向，三種結構碳/環(huán)氧復合材料均表現出明顯的應變率效應，隨著應變率增加，材料的最大壓縮應力，壓縮模量不斷增加，最大應力下的應變不斷減小。降低z向紗體積分數，面內方向上碳/環(huán)氧三維正交復合材料動態(tài)下的壓縮響應變得更加敏感，應變率效應更加明顯，破壞程度更嚴重，斷口更加粗糙;但在厚度方向上，其應力、模量、應變的應變率敏感程度均下降